挖掘機動臂焊接變形與控制方法分析

李林泰

摘 要：在挖掘機構架中，動臂質量及體積是最大的，也擁有較高的承載力。動臂是否優質，直接關系著挖掘機總的質量。在生產制作中，焊接動臂的變形是不可避免的。這是由于，動臂是焊接性的典型構件，焊接成型也包含了復雜的多流程。如果變形過大，將會耗費額外的焊接材料，嚴重狀態下動臂構件還會報廢，增添了更大的總體損失。對于此，解析了焊接動臂變形的根本原因。結合焊接生產的實際，選取適當的變形控制方法。

關鍵詞：挖掘機動臂；焊接變形；控制方法

從生產制作角度來看，挖掘機動臂特定的焊接流程代表著現今的生產水準，是不可忽視的。動臂經過焊接成型，還需加工內孔及端面。同時，動臂配備的油缸、機身等的裝置都設有裝配孔。通常來看，企業都設定了較高的焊接精度要求，需要把動臂的構件焊接至精確的位置[1]。動臂焊接要慎重防控潛在的變形，變形量過大的狀態下產品將會報廢，因而增添了損失。針對于尺寸偏大的構件，焊接變形帶來的損耗尤為常見。由此可見，有必要設定必備的控制方法，防控焊接變形。

一、常見的焊接變形

在挖掘機中，動臂被看作動力構件，可以傳遞動力。為了減低成本、縮小運轉中的挖掘機負荷，適合設定為桿狀的挖掘機動臂。同時，挖掘機動臂設定為細長的形態，側壁是較薄的。在這種狀態下，焊接總量也是較大。常規焊接的工序中，動臂橫截面及總體都很易變形，或產生角變形。在各類變形中，彎曲及扭曲式的動臂變形都是常見的。詳細來看，焊接時的動臂變形包含了如下：

首先為彎曲變形。動臂表現為中空的細長形態，設置了較大的長寬比。從挖掘機本身來看，超長臂設定了500毫米的總寬度及200毫米長度。在這時，若沒能設定充分的焊接約束，焊縫呈現為不對稱。收縮變形及內應力的推動下，動臂就會彎曲變形[2]。

其次為扭曲變形。在大型結構中，焊接變形包含了扭曲變形。動臂呈現為中空性的八字結構，焊縫并不規律也不是對稱布置的。同時，焊接板件有著不均衡的尺寸，內應力不一致。內應力的差異作用下，動臂焊縫表現出來的收縮方向呈現了三維性，很難預測精準的變形位置。實際上，扭曲變形源自多樣的復雜成因，扭曲的作用力包含了殘存的焊接應力及內應力。

第三為角變形。從截面的狀態來看，動臂焊縫多為角焊縫，這種焊縫隱含于多層次的側板中間。側板及蓋板表現為10毫米總的厚度，然而與之對應的焊腳僅達到了5毫米。為了便于制作，較多企業增設了二氧化碳這類的保護焊。在這種狀態下，大電流經過多層次的動臂焊接，電流將會轉變成多方向的相對應力。動臂結構件有著較大的焊接總量，剛度也相對低。在較大應力下，角焊縫就很易變形。

二、焊接變形的根源

在動臂焊接中，焊接變形包含了多樣的根源，成因較為復雜。例如：選取了不當工藝、設計出來的結構不佳，這些都很易帶來后續的焊接變形。焊接方向及動臂上側承載的應力不夠對等，會表現為彎曲或者角變形。同時，動臂結構很易隱含偏多的內側裂縫，若沒能設定彼此對稱的焊接位置，也將增加變形。從根本上看，殘存的焊接應力被看作焊接變形的根源。除此以外，潛在的其他應力也干擾了應有的動臂焊接質量，容易拓展焊縫[3]。

通常在加工時，為了防控偏大的焊接變形，就要妥善設置最合適的焊接裝配孔。針對于主要尺寸，先要選定必備的焊接夾具，而后才能焊接動臂。在某種程度上，夾具約束了后續的焊接變形，然而夾具限制下的動臂焊縫將不再可以完全伸縮，無法釋放殘存的應力。動臂尺寸較大，如果殘留偏大的應力那么很難及時予以消除。在各條焊縫內，都會分布著多方向的、大小不等的殘存應力。如果結構復雜，那么更難推測殘留的焊縫應力，因此引發了變形。

三、具體控制方法

（一）設定工藝流程

若要限制變形，應能設定最合適的焊接流程，依照給出來的規程予以設計。針對焊接工藝，可選取工藝參數方法來調控焊接變形。這樣做，可在最大范圍內縮減變形，表現出必要的價值。實際上，選取的焊接流程及步驟密切關系到動臂產品的總體質量，關系生產實效。為了縮減變形，可選取熱輸入的流程以便于調控。例如：氣體保護焊中，可選取分段焊接或跳躍性的焊接方式。同時，還需設定最適宜的焊接方向及次序。這樣做，能夠分散應力，避免應力聚集的峰值。在熱作用下，應力傾向于分散，縮減了扭曲的變形總量。

（二）配備必要的焊接裝備

針對焊接工藝，要選取成套的設備用于焊接。在動臂焊接中，選取最合適的裝備應能從根本上減低勞動強度，提升了焊接的成效性。具體來看，為了防控細微的焊接變形，焊接工序開始前先要搭設必備的焊接平臺。對于各個零件，還需調控至最佳的位置及尺寸，可以優選整體性的工件焊接。先要固定芯軸，針對裝配孔予以定位。在這之后，用于支撐其余的焊接零件。夾緊各類的構件，焊接動臂確保成型。此外，還要配備焊接的變位機。

（三）反變形的控制法

對于焊縫焊接，從根本上看是從液態焊縫變成固態的。焊縫在冷卻進程中，很難避免收縮。為了彌補焊縫收縮，就要選取反變形的方法。預先設置某一變形量，焊接之后得到相等的反向變形量[5]。焊接的各步驟中若能增設反變形的控制，將會抵消較大范圍內的焊縫變形，也可用于控制潛在的彎曲變形。

四、結語

在焊接制作中，焊接變形是很難徹底避免的，只能盡量予以控制。各類挖掘機都設有動臂，作為結構要件，動臂焊縫呈現為復雜的分布形態，這也增添了變形控制的更大難度。焊接方式是不可拆卸的，如果變形較大，那么制作出來的動臂就不可安裝并使用。從企業角度看，也應慎重防控焊接步驟中的動臂變形，采納全方位的防控手段及方式。在未來實踐中，還需摸索并且歸納變形控制的珍貴經驗，服務于動臂焊接的生產流程。

參考文獻：

[1]左延紅.挖掘機動臂焊接變形及其控制方法探析[J].現代制造工程，2012（06）：88-91.

[2]徐昆鵬.20t挖掘機動臂焊接變形的控制[J].機械工程師，2013（12）：49-50.

[3]張曉輝.某型號挖掘機動臂耳板去除拉筋后的焊接變形控制[J].工業設計，2011（05）：204-205.